JP2019033224A - Manufacturing method for ceramic board - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、例えばセラミックパッケージ等に用いることができるセラミック基板の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a ceramic substrate that can be used for, for example, a ceramic package.
従来より、例えばセラミックパッケージ等に用いるために、例えば窒化アルミニウム等のセラミックからなり、内部等に配線を備えたセラミック基板（いわゆるセラミック配線基板）が製造されている（特許文献１〜４参照）。
この種のセラミック基板を製造する場合には、通常、図７の上図に示すように、セラミックを主成分とし焼結助剤が添加されたグリーンシート（いわゆるセラミックグリーンシート）を、所定の焼成温度で焼成して焼結体とする方法が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, ceramic substrates (so-called ceramic wiring substrates) made of ceramic such as aluminum nitride and provided with wiring inside are manufactured for use in, for example, ceramic packages (see Patent Documents 1 to 4).
When manufacturing this type of ceramic substrate, as shown in the upper diagram of FIG. 7, a green sheet (so-called ceramic green sheet) containing ceramic as a main component and containing a sintering aid is usually fired to a predetermined degree. A method of firing at a temperature to form a sintered body is known.
上述した製造方法では、グリーンシートを焼成する際に、セラミック基板に反りが発生するという問題があった。
この対策として、近年では、図７の下図に示すように、グリーンシートの主面にメタライズインクを塗布してメタライズインク層を形成し、このグリーンシートとメタライズインク層とを積層した状態で焼成する方法が実施されている。
The manufacturing method described above has a problem in that the ceramic substrate is warped when the green sheet is fired.
As a countermeasure, in recent years, as shown in the lower diagram of FIG. 7, a metallized ink is applied to the main surface of the green sheet to form a metallized ink layer, and the green sheet and the metallized ink layer are laminated and fired. The method has been implemented.
ところで、上述した従来技術では、下記のような問題があった。
具体的には、焼成の際に、グリーンシート中の焼結助剤が、メタライズインク層側に拡散によって移動する。焼結助剤の移動によって、焼成後のセラミック基板において、メタライズインク層側の表面のある程度の深さまで、空隙が発生することがあった。
By the way, the above-described prior art has the following problems.
Specifically, at the time of firing, the sintering aid in the green sheet moves to the metallized ink layer side by diffusion. Due to the movement of the sintering aid, voids may be generated up to a certain depth on the surface of the metallized ink layer in the fired ceramic substrate.
そして、セラミック基板の表面にこのような空隙があると、例えばメタライズ層を除去した後、セラミック基板の表面にメッキによって配線を形成する場合に、配線間などにショートが発生する恐れがあった。すなわち、メッキ液が配線のパターンより外側ににじむように広がって、配線を目的とする形状に形成できないことがあった。その結果、配線間などにショートが発生する恐れがあった。 If such a gap exists on the surface of the ceramic substrate, for example, when the wiring is formed on the surface of the ceramic substrate by removing the metallized layer, a short circuit may occur between the wirings. That is, the plating solution spreads so as to spread outward from the pattern of the wiring, and the wiring may not be formed into a target shape. As a result, a short circuit may occur between wirings.
本開示は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、焼成の際に、グリーンシート側からメタライズインク層側に焼結助剤が移動することを抑制して、セラミック基板の表面に空隙ができることを抑制するセラミック基板の製造方法を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to suppress the movement of the sintering aid from the green sheet side to the metallized ink layer side during firing, thereby reducing the surface of the ceramic substrate. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic substrate that suppresses the formation of voids in the substrate.
（１）本開示の第１局面は、セラミックを主成分とし、焼結助剤を含み一層又は複数層のグリーンシートから構成されたグリーンシート部材を焼成して、セラミック基板を製造するセラミック基板の製造方法に関するものである。 (1) A first aspect of the present disclosure is a ceramic substrate for manufacturing a ceramic substrate by firing a green sheet member composed of ceramic as a main component and including a sintering aid and including one or more layers of green sheets. It relates to a manufacturing method.
このセラミック基板の製造方法では、グリーンシート部材の厚み方向の両側に、焼結助剤を含むメタライズインクを用いてメタライズインク層を形成して、積層体を作製する工程と、積層体を焼成して、セラミック基板の両側にメタライズ層を備えた焼成積層体を作製する工程と、焼成積層体からメタライズ層を除去して、セラミック基板を作製する工程と、を有している。 In this method for producing a ceramic substrate, a metallized ink layer is formed on both sides of the green sheet member in the thickness direction using a metallized ink containing a sintering aid, and a laminate is produced, and the laminate is fired. And a step of producing a fired laminate having metallized layers on both sides of the ceramic substrate, and a step of producing a ceramic substrate by removing the metallized layer from the fired laminate.
このように、本第１局面では、図１に例示するように、グリーンシート部材の厚み方向の両側に、焼結助剤を含むメタライズインクを用いてメタライズインク層を形成して、積層体を作製するので、その後、積層体を焼成して、セラミック基板の両側にメタライズ層を備えた焼成積層体を作製する際に、グリーンシート部材側からメタライズインク層側に焼結助剤が移動することを抑制できる。 As described above, in this first aspect, as illustrated in FIG. 1, a metallized ink layer is formed using metallized ink containing a sintering aid on both sides in the thickness direction of the green sheet member, and the laminate is formed. After that, when the laminate is fired to produce a fired laminate having metallized layers on both sides of the ceramic substrate, the sintering aid moves from the green sheet member side to the metallized ink layer side. Can be suppressed.
つまり、本第１局面では、焼成時に、グリーンシート部材側からメタライズインク層側に焼結助剤が移動しにくいので、焼結助剤はグリーンシート部材側（特にその表面近傍）に存在した状態が維持される。よって、このような状態で焼成されると、グリーンシート部材から形成されるセラミック基板に、焼結助剤の移動に起因する空隙が発生することを抑制できる。 That is, in this first aspect, the sintering aid is not easily moved from the green sheet member side to the metallized ink layer side during firing, so the sintering aid is present on the green sheet member side (particularly near the surface). Is maintained. Therefore, when fired in such a state, it is possible to suppress the generation of voids due to the movement of the sintering aid in the ceramic substrate formed from the green sheet member.
その結果、例えばメタライズ層を除去した後、セラミック基板の表面に、メッキによって配線となるメッキ層を形成する場合に、メッキ液が配線のパターンより周囲に広がること（詳しくは滲むようにして広がること）を防ぐことができるので、配線を目的とする形状に形成することができる。そのため、配線間などにショートが発生することを抑制できるという顕著な効果を奏する。 As a result, for example, after removing the metallized layer, when forming a plating layer that becomes wiring by plating on the surface of the ceramic substrate, the plating solution spreads around the wiring pattern (specifically, spreads so as to spread). Since it can prevent, wiring can be formed in the target shape. Therefore, there is a remarkable effect that the occurrence of a short circuit between the wirings can be suppressed.
（２）本開示の第２局面では、グリーンシート部材の内部に、焼成後にセラミック基板の内部の配線層となる配線パターンを有していてもよい。
本第２局面では、複数層のグリーンシートから構成されるグリーンシート部材の内部に配線パターンを形成する場合を例示している。
(2) In the second aspect of the present disclosure, the green sheet member may have a wiring pattern that becomes a wiring layer inside the ceramic substrate after firing.
In the second aspect, a case where a wiring pattern is formed inside a green sheet member composed of a plurality of layers of green sheets is illustrated.
（３）本開示の第３局面では、メタライズ層を除去したセラミック基板の表面に、メッキによってメッキ層を形成してもよい。
本第３局面では、セラミック基板の表面に、例えば配線となるメッキ層を形成する場合を例示している。これにより、目的とする平面形状のメッキ層（従ってメッキ層からなる配線）が得られる。
(3) In the third aspect of the present disclosure, a plating layer may be formed by plating on the surface of the ceramic substrate from which the metallized layer has been removed.
In the third aspect, for example, a case where a plating layer to be a wiring is formed on the surface of the ceramic substrate is illustrated. As a result, an intended planar plating layer (and thus a wiring made of the plating layer) can be obtained.
（４）本開示の第４局面では、メタライズインク層中の１又は複数の種類の焼結助剤と、グリーンシート部材中の１又は複数の種類の焼結助剤とは、少なくとも１種が同じ種類であってもよい。 (4) In the fourth aspect of the present disclosure, at least one kind of one or more kinds of sintering aids in the metallized ink layer and one or more kinds of sintering aids in the green sheet member are included. The same type may be used.
メタライズインク層中の焼結助剤とグリーンシート部材中の焼結助剤とが同じ種類の場合には、グリーンシート部材側からメタライズインク層側に、焼結助剤が拡散し難い（従って移動し難い）と考えられる。従って、本第４局面では、好適に空隙の発生を抑制できる。 When the sintering aid in the metallized ink layer and the sintering aid in the green sheet member are of the same type, the sintering aid is difficult to diffuse from the green sheet member side to the metallized ink layer side (and therefore move) It is difficult to). Therefore, in the fourth aspect, the generation of voids can be suitably suppressed.
なお、メタライズインク層とグリーンシート部材において、それぞれ複数の焼結助剤を用いる場合には、できる限り同じ種類の焼結助剤を用いることが好ましい。例えば、メタライズインク層とグリーンシート部材とで全て同じ種類の焼結助剤を用いることが好ましい。 In addition, when using a plurality of sintering aids in the metallized ink layer and the green sheet member, it is preferable to use the same kind of sintering aid as much as possible. For example, it is preferable to use the same kind of sintering aid for the metallized ink layer and the green sheet member.
（５）本開示の第５局面では、メタライズインク層中の焼結助剤の割合は、グリーンシート部材中の焼結助剤の割合以上であってもよい。
メタライズインク層中の焼結助剤の割合が、グリーンシート部材中の焼結助剤の割合以上である場合には、グリーンシート部材側からメタライズインク層側に、焼結助剤が拡散し難いと考えられる。従って、本第５局面では、好適に空隙の発生を抑制できる。
(5) In the fifth aspect of the present disclosure, the proportion of the sintering aid in the metallized ink layer may be equal to or greater than the proportion of the sintering aid in the green sheet member.
When the ratio of the sintering aid in the metallized ink layer is equal to or greater than the proportion of the sintering aid in the green sheet member, the sintering aid is difficult to diffuse from the green sheet member side to the metallized ink layer side. it is conceivable that. Therefore, in the fifth aspect, the generation of voids can be suitably suppressed.
なお、この割合は、重量比（例えば重量％）で表すことができる。
（６）本開示の第６局面では、セラミックは、窒化アルミニウムであってもよい。
本第６局面は、使用されるセラミックとして好ましい材料を例示している。
In addition, this ratio can be represented by weight ratio (for example, weight%).
(6) In the sixth aspect of the present disclosure, the ceramic may be aluminum nitride.
The sixth aspect illustrates a preferred material for the ceramic used.
＜以下に、本開示の各構成について説明する＞
・「セラミックを主成分とする・・グリーンシート部材」とは、グリーンシート部材中の固体成分（焼成後にセラミック基板中に残る成分）に対してセラミックの含有量が５０重量％を上回る範囲（例えば８０重量％以上）であることを示している。
<Each component of the present disclosure will be described below>
・ “Green sheet member” is a range in which the ceramic content exceeds 50% by weight with respect to the solid component in the green sheet member (the component remaining in the ceramic substrate after firing) (for example, 80% by weight or more).
・グリーンシート部材とは、セラミックを主成分とする未焼成の１又は複数のグリーンシートから構成される部材である。
・セラミック基板とは、グリーンシート部材を焼成することによって得られた、セラミックを主成分とする焼結体である。
-A green sheet member is a member comprised from the unfired 1 or several green sheet which has a ceramic as a main component.
The ceramic substrate is a sintered body mainly composed of ceramic obtained by firing a green sheet member.
・セラミックとしては、窒化アルミニウム以外に、酸化アルミニウム（アルミナ）を採用できる。また、焼結助剤としては、Ｙ２Ｏ３、ＣａＣＯ３、ＭｇＯを採用できる。 As the ceramic, aluminum oxide (alumina) can be used in addition to aluminum nitride. As the sintering aid, it may be employed Y 2 O 3, CaCO 3, MgO.
・グリーンシート部材中のセラミックの割合としては、５０〜８０重量％を採用でき、セラミック基板中のセラミックの割合としては、９０重量％以上を採用できる。 -As a ratio of the ceramic in a green sheet member, 50 to 80 weight% can be employ | adopted, and 90 weight% or more can be employ | adopted as a ratio of the ceramic in a ceramic substrate.
・メタライズインクは、金属粉末を含むペースト状のインクである。この金属粉末としては、例えばＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇを採用できる。
・メタライズインク層中の焼結助剤の割合としては、１〜５重量％を採用でき、グリーンシート部材中の焼結助剤の割合としては、１〜５重量％を採用できる。
The metallized ink is a paste-like ink containing a metal powder. For example, W, Mo, Cu, or Ag can be used as the metal powder.
The ratio of the sintering aid in the metallized ink layer can be 1 to 5% by weight, and the ratio of the sintering aid in the green sheet member can be 1 to 5% by weight.
・配線層は、導電材料によって形成された導電層である。
・メッキとしては、電解メッキや無電解メッキが挙げられる。メッキ層は、メッキにて形成された導電層である。
The wiring layer is a conductive layer made of a conductive material.
-Examples of plating include electrolytic plating and electroless plating. The plating layer is a conductive layer formed by plating.
次に、本開示のセラミック基板の製造方法の実施形態について説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．セラミック基板の構成］
まず、第１実施形態におけるセラミック基板について説明する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a ceramic substrate according to the present disclosure will be described.
[1. First Embodiment]
[1-1. Configuration of ceramic substrate]
First, the ceramic substrate in 1st Embodiment is demonstrated.
図２に示す様に、第１実施形態におけるセラミック基板１は、窒化アルミニウムを主成分（例えば９０重量％以上）とする例えば矩形状のセラミック基板１である。なお、セラミック基板１には、例えばＹ２Ｏ３及びＣａＣＯ３からなる焼結助剤が、窒化アルミニウムに対して、外重量％で例えば１０重量％未満の範囲で含まれている。 As shown in FIG. 2, the ceramic substrate 1 in the first embodiment is, for example, a rectangular ceramic substrate 1 containing aluminum nitride as a main component (for example, 90% by weight or more). The ceramic substrate 1 contains a sintering aid made of, for example, Y 2 O 3 and CaCO 3 in a range of, for example, less than 10% by weight with respect to aluminum nitride.
このセラミック基板１は、図３に示すように、第１セラミック層３と第２セラミック層５とが積層された構造であり、第１セラミック層３と第２セラミック層５との間に、例えば導電成分としてＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、及びＡｇのうち少なくとも１種を含む配線層７が形成されている。 As shown in FIG. 3, the ceramic substrate 1 has a structure in which a first ceramic layer 3 and a second ceramic layer 5 are laminated, and between the first ceramic layer 3 and the second ceramic layer 5, for example, A wiring layer 7 containing at least one of W, Mo, Cu, and Ag as a conductive component is formed.
なお、必要に応じて、セラミック基板１の表面にはメッキ層９（図４（ｆ）参照）が形成され、例えばメッキ層９と配線層７とは、図示しないビアにより電気的に接続されている。 If necessary, a plated layer 9 (see FIG. 4 (f)) is formed on the surface of the ceramic substrate 1. For example, the plated layer 9 and the wiring layer 7 are electrically connected by a via (not shown). Yes.
なお、前記セラミック基板１の大きさとしては、例えば縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み１ｍｍを採用できる。
［１−２．セラミック基板の製造方法］
次に、セラミック基板１の製造方法について説明する。
The size of the ceramic substrate 1 may be, for example, 100 mm long × 100 mm wide × 1 mm thick.
[1-2. Manufacturing method of ceramic substrate]
Next, a method for manufacturing the ceramic substrate 1 will be described.
＜スラリーの作製工程：第１工程＞
まず、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末と、Ｙ２Ｏ３とＣａＣＯ３との焼結助剤粉末と、溶解樹脂Ａ（例えばアクリル樹脂）と、溶剤Ａ（例えばトルエン、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトン、及びアセトンのうち少なくとも１種）とを準備した。
<Slurry production process: first process>
First, aluminum nitride (AlN) powder, Y 2 O 3 and CaCO 3 sintering aid powder, dissolved resin A (for example, acrylic resin), solvent A (for example, toluene, isopropyl alcohol, methyl ethyl ketone, and acetone) Of which at least one) was prepared.
そして、固体成分として、窒化アルミニウム粉末１００重量％に対して、外重量％で、Ｙ２Ｏ３粉末３重量％とＣａＣＯ３粉末１重量％とを含む粉末材料を、所定量（例えば１００ｋｇ）作製した。 Then, as a solid component, a predetermined amount (for example, 100 kg) of a powder material including 3 % by weight of Y 2 O 3 powder and 1% by weight of CaCO 3 powder with respect to 100% by weight of aluminum nitride powder is included. did.
そして、その粉末材料に対して、グリーンシートを作製するために、適量（周知の分量）の溶解樹脂Ａ及び溶剤Ａを混合し、Ｎ２ガスを流入させたトロンメルにて、１時間以上撹拌した。これによって、スラリー（泥漿）を作製した。 Then, in order to produce a green sheet for the powder material, an appropriate amount (a known amount) of the dissolved resin A and the solvent A were mixed, and the mixture was stirred for 1 hour or longer with a trommel into which N 2 gas was introduced. . This produced a slurry (sludge).
＜グリーンシートの作製工程：第２工程＞
次に、前記スラリーをドクターブレード装置に供給し、キャリアフィルム上に落下させた。このとき、ナイフギャップ量やキャリアフィルムの送り速度を調整し、グリーンシートのシート厚みをコントロールしてキャスティングを行った。
<Green sheet production process: second process>
Next, the slurry was supplied to a doctor blade device and dropped onto a carrier film. At this time, the amount of knife gap and the feeding speed of the carrier film were adjusted, and the sheet thickness of the green sheet was controlled to perform casting.
次に、乾燥機内で、グリーンシートを溶剤成分が揮発する温度で乾燥させた後、必要な長さに切断した、これによって、図４（ａ）に示す第１グリーンシート１１及び第２グリーンシート１３を作製した。 Next, after drying the green sheet at a temperature at which the solvent component volatilizes in the dryer, the green sheet was cut to a required length, whereby the first green sheet 11 and the second green sheet shown in FIG. 13 was produced.
なお、各グリーンシート１１、１３においては、固体成分である粉末材料の割合は、例えば２〜１５重量％の範囲である。
なお、図示しないが、必要に応じて、各グリーンシート１１、１２には、ビアとなるスルーホール（即ち各グリーンシート１１、１２を厚み方向に貫通する貫通孔）を形成する。
In addition, in each green sheet 11 and 13, the ratio of the powder material which is a solid component is the range of 2 to 15 weight%, for example.
Although not shown in the drawings, through holes (that is, through holes that penetrate the green sheets 11 and 12 in the thickness direction) are formed in the green sheets 11 and 12 as needed.
＜メタライズインクの作製工程：第３工程＞
メタライズインクの作製は、第１工程や第２工程とは別に実施することができ、第１工程や第２工程より早く実施してもよい。
<Production process of metallized ink: third process>
The metallized ink can be manufactured separately from the first step and the second step, and may be performed earlier than the first step and the second step.
まず、溶剤Ｂ（例えばアルコール系溶剤）に、溶解樹脂Ｂ（例えばアクリル樹脂）を、５０〜８０℃の温度範囲で加温しながら混練して溶解させた。
次に、前記溶解させた液体に、金属粉末（例えばＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、及びＡｇのうち少なくとも１種）と、セラミック基板１と同じセラミック材料である窒化アルミニウム粉末と、セラミック基板１の焼結助剤粉末（例えばＹ２Ｏ３粉末、ＣａＣＯ３粉末）とを加えて混練し、メタライズ用インク（即ちメタライズインク）を作製した。
First, dissolved resin B (for example, acrylic resin) was kneaded and dissolved in solvent B (for example, alcohol solvent) while heating in a temperature range of 50 to 80 ° C.
Next, a metal powder (for example, at least one of W, Mo, Cu, and Ag), an aluminum nitride powder that is the same ceramic material as the ceramic substrate 1, and a sintering of the ceramic substrate 1 are added to the dissolved liquid. Auxiliary powder (for example, Y 2 O 3 powder, CaCO 3 powder) was added and kneaded to prepare an ink for metallization (that is, metallized ink).
なお、メタライズインクに添加するセラミック材料は、セラミック基板１のセラミック材料と同じであるが、異なるセラミック材料を用いることも可能である。
ここで、粉末材料の割合は、金属粉末１００重量％に対して、窒化アルミニウム粉末が外重量％で１０重量％以下（例えば５重量％）、焼結助剤粉末が外重量％で１０重量％未満（例えばＹ２Ｏ３粉末３重量％、ＣａＣＯ３粉末１重量％）である。
The ceramic material added to the metallized ink is the same as the ceramic material of the ceramic substrate 1, but a different ceramic material can also be used.
Here, the proportion of the powder material is 10% by weight or less (for example, 5% by weight) of the aluminum nitride powder and 10% by weight of the sintering aid powder with respect to 100% by weight of the metal powder. less than (e.g., Y 2 O 3 powder 3 wt%, CaCO 3 powder 1% by weight).
また、メタライズインクにおける粉末材料の割合は、例えば９０〜９５重量％の範囲である。
ここでは、メタライズインクに添加される焼結助剤の種類とスラリー（従って各グリーンシート１１、１３）に添加される焼結助剤の種類とは、完全に一致しているが、一部のみが一致するようにしてもよい。なお、全く異なる焼結助剤を用いることも可能である。
The ratio of the powder material in the metallized ink is, for example, in the range of 90 to 95% by weight.
Here, the type of sintering aid added to the metallized ink and the type of sintering aid added to the slurry (and thus the green sheets 11 and 13) are completely the same, but only part of them. May be matched. It is also possible to use completely different sintering aids.
また、メタライズインクに添加される焼結助剤の添加量（即ちメタライズインクにおける重量％）は、各グリーンシート１１、１３に添加される焼結助剤の添加量（即ちグリーンシートにおける重量％）と同等以上であるが、同等未満とすることも可能である。 The amount of sintering aid added to the metallized ink (namely, weight percent in the metalized ink) is the amount of sintering aid added to the green sheets 11 and 13 (namely, weight percent in the green sheet). It is possible to make it less than or equal to.
例えば、メタライズインクに添加される焼結助剤の添加量としては４重量％以上を採用でき、各グリーンシート１１、１３に添加される焼結助剤の添加量としては４重量％を採用できる。 For example, the amount of sintering aid added to the metallized ink can be 4% by weight or more, and the amount of sintering aid added to each of the green sheets 11 and 13 can be 4% by weight. .
＜積層体の作製工程：第４工程＞
次に、図４（ｂ）に示すように、第１グリーンシート１１の一方の主面（図４（ａ）の上方の第１主面）１１ａに、前記メタライズインクを用いてスクリーン印刷を行って、第１主面１１ａの全面にわたり、第１メタライズインク層１５を形成した。つまり、第１グリーンシート１１に第１メタライズインク層１５を積層して第１積層部１７を形成した。この第１メタライズインク層１５の厚みは、反り防止の点から１５μｍ以上が好適である。
<Manufacturing process of laminated body: 4th process>
Next, as shown in FIG. 4B, screen printing is performed on one main surface of the first green sheet 11 (first main surface above the upper side of FIG. 4A) using the metallized ink. Thus, the first metallized ink layer 15 was formed over the entire first main surface 11a. That is, the first laminated portion 17 was formed by laminating the first metallized ink layer 15 on the first green sheet 11. The thickness of the first metallized ink layer 15 is preferably 15 μm or more from the viewpoint of preventing warpage.
同様に、第２グリーンシート１３の他方の主面（図４（ａ）の下方の第２主面）１３ｂに、前記メタライズインクを用いてスクリーン印刷を行って、第２主面１３ｂの全面にわたり、第２メタライズインク層１９を形成した。つまり、第２グリーンシート１３に第２メタライズインク層１９を積層して第２積層部２１を形成した。なお、この第２メタライズインク層１９の厚みは、反り防止の点から１５μｍ以上が好適である。 Similarly, screen printing is performed on the other main surface (second main surface below the lower side of FIG. 4A) 13b of the second green sheet 13 using the metallized ink, and the entire surface of the second main surface 13b is covered. A second metallized ink layer 19 was formed. That is, the second laminated portion 21 was formed by laminating the second metallized ink layer 19 on the second green sheet 13. The thickness of the second metallized ink layer 19 is preferably 15 μm or more from the viewpoint of preventing warpage.
なお、第１メタライズインク層１５と第２メタライズインク層１９との厚みは、反り防止の点から同じ厚み（例えば１５μｍ）としたが、異なる厚みとすることも可能である。
また、第２グリーンシート１３の一方の主面（図４（ａ）の上方の第１主面）１３ａに、導電性インクを用いてスクリーン印刷を行って、配線パターン２３を形成した。この導電性インクは、例えばＷ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ等の導電性を有する金属粉末を含むペーストである。
The first metallized ink layer 15 and the second metallized ink layer 19 have the same thickness (for example, 15 μm) from the viewpoint of preventing warpage, but may have different thicknesses.
Moreover, screen printing was performed on one main surface (the first main surface above the upper part of FIG. 4A) 13 a of the second green sheet 13 using conductive ink to form a wiring pattern 23. This conductive ink is a paste containing metal powder having conductivity such as W, Mo, Cu, and Ag.
なお、図示しないが、スルーホールを形成した場合には、スルーホールに導電性インクを充填する。
＜積層体の作製工程：第５工程＞
次に、図４（ｃ）に示すように、第１積層部１７と第２積層部２１とを、間に配線パターン２３を挟んで積層して積層体２５を作製した。
Although not shown, when a through hole is formed, the through hole is filled with conductive ink.
<Manufacturing process of laminated body: 5th process>
Next, as illustrated in FIG. 4C, the first stacked unit 17 and the second stacked unit 21 were stacked with the wiring pattern 23 interposed therebetween to manufacture a stacked body 25.
詳しくは、第１積層部１７の第１メタライズインク層１５と第２積層部２１の第２メタライズインク層１９とが、積層方向（図４（ｃ）の上下方向：厚み方向）において外側となるようにして、第１積層部１７と第２積層部２１とを積層した。即ち、配線パターン２３を、第１グリーンシート１１の第２主面１１ｂと第２グリーンシート１３の第１主面１３ａとの間に挟むようにして、第１積層部１７と第２積層部２１とを積層した。 Specifically, the first metallized ink layer 15 of the first stacked part 17 and the second metallized ink layer 19 of the second stacked part 21 are outside in the stacking direction (vertical direction in FIG. 4C: thickness direction). Thus, the 1st lamination part 17 and the 2nd lamination part 21 were laminated. That is, the first laminated portion 17 and the second laminated portion 21 are arranged such that the wiring pattern 23 is sandwiched between the second major surface 11b of the first green sheet 11 and the first major surface 13a of the second green sheet 13. Laminated.
なお、第１グリーンシート１１と第２グリーンシート１３とが積層されたものが、グリーンシート部材２４であり、このグリーンシート部材２４は、第１グリーンシート１１と第２グリーンシート１３とが密着して一体のグリーンシートとなっている。 The green sheet member 24 is formed by laminating the first green sheet 11 and the second green sheet 13, and the green sheet member 24 is in close contact with the first green sheet 11 and the second green sheet 13. It is an integrated green sheet.
＜焼成積層体の作製工程：第６工程＞
次に、図４（ｄ）に示すように、積層体２５を焼成して焼成積層体２７を作製した。
詳しくは、積層体２５を、大気雰囲気で、１８００℃にて焼成して、焼成積層体２７を作製した。この焼成により、第１グリーンシート１１が第１セラミック層３となり、第２グリーンシート１３が第２セラミック層５となり、第１メタライズインク層１５が第１メタライズ層２９となり、第２メタライズインク層１９が第２メタライズ層３１となり、配線パターン２３が配線層７となる。
<Production process of fired laminate: sixth process>
Next, as shown in FIG. 4 (d), the laminate 25 was fired to produce a fired laminate 27.
Specifically, the laminate 25 was fired at 1800 ° C. in an air atmosphere to produce a fired laminate 27. By this firing, the first green sheet 11 becomes the first ceramic layer 3, the second green sheet 13 becomes the second ceramic layer 5, the first metallized ink layer 15 becomes the first metallized layer 29, and the second metallized ink layer 19. Becomes the second metallized layer 31, and the wiring pattern 23 becomes the wiring layer 7.
＜セラミック基板の作製工程：第７工程＞
次に、図４（ｅ）に示すように、焼成積層体２７の厚み方向における外側の表面より、例えば研磨等によって、第１メタライズ層２９と第２メタライズ層３１とを除去して、セラミック基板１を得た。
<Ceramic substrate manufacturing process: 7th process>
Next, as shown in FIG. 4E, the first metallized layer 29 and the second metallized layer 31 are removed from the outer surface in the thickness direction of the fired laminated body 27 by, for example, polishing, etc. 1 was obtained.
＜メッキ層の作製工程：第８工程＞
次に、図４（ｆ）に示すように、必要に応じて、セラミック基板１の表面に、電解メッキ又は無電メッキによって、例えばＣｕ、Ｎｉ、及びＡｕの少なくとも１種からなるメッキ層９を作製した。
<Plating layer production process: 8th process>
Next, as shown in FIG. 4 (f), a plated layer 9 made of at least one of Cu, Ni, and Au, for example, is produced on the surface of the ceramic substrate 1 by electrolytic plating or electroless plating as necessary. did.
これによって、メッキ層９を備えたセラミック基板１が完成した。
［１−３．効果］
（１）本第１実施形態では、グリーンシート部材２４の厚み方向の両側に、焼結助剤を含むメタライズインクを用いて第１、第２メタライズインク層１５、１７を形成して、積層体２５を作製する。よって、その後、積層体２５を焼成して、セラミック基板１の両側に第１、第２メタライズ層２９、３１を備えた焼成積層体２７を作製する際に、グリーンシート部材２４側（詳しくは第１グリーンシート１１側及び第２グリーンシート１３側）から各メタライズインク層１５、１７側に焼結助剤が拡散によって移動することを抑制できる。
Thereby, the ceramic substrate 1 provided with the plating layer 9 was completed.
[1-3. effect]
(1) In the first embodiment, the first and second metallized ink layers 15 and 17 are formed on both sides of the green sheet member 24 in the thickness direction using a metallized ink containing a sintering aid, and a laminate. 25 is produced. Therefore, after that, when the laminate 25 is fired to produce the fired laminate 27 having the first and second metallized layers 29 and 31 on both sides of the ceramic substrate 1, the green sheet member 24 side (in detail, the first It is possible to suppress the sintering aid from moving from the first green sheet 11 side and the second green sheet 13 side) to the respective metallized ink layers 15 and 17 side by diffusion.
つまり、本第１実施形態では、焼成時に、各グリーンシート１１、１３側から各メタライズインク層１５、１９側に焼結助剤が移動しにくいので、焼結助剤は各グリーンシート１１、１３側に存在した状態が維持される。よって、このような状態で焼成されると、両グリーンシート１１、１３から形成されるセラミック基板１に、焼結助剤の移動に起因する空隙が発生することを抑制できる。 That is, in the first embodiment, since the sintering aid hardly moves from the green sheet 11 or 13 side to the metallized ink layer 15 or 19 side during firing, the sintering aid is the green sheet 11 or 13. The state existing on the side is maintained. Therefore, when fired in such a state, it is possible to suppress the generation of voids due to the movement of the sintering aid in the ceramic substrate 1 formed from both the green sheets 11 and 13.
その結果、例えばセラミック基板１の表面に、メッキ層９を形成する場合に、メッキ液が目的とする配線のパターンより周囲に広がることを抑制できるので、配線を目的とする形状に形成することができる。そのため、配線間にショートが発生することを抑制できるという顕著な効果を奏する。 As a result, for example, when the plating layer 9 is formed on the surface of the ceramic substrate 1, it is possible to suppress the plating solution from spreading around the target wiring pattern, so that the wiring can be formed in a target shape. it can. Therefore, there is a remarkable effect that the occurrence of a short circuit between the wirings can be suppressed.
（２）本第１実施形態では、各メタライズインク層１５、１７中の焼結助剤と、各グリーンシート１１、１３中の焼結助剤とは、同じ種類である。そのため、各グリーンシート１１、１３側から各メタライズインク層１５、１９側に、焼結助剤が移動し難いと考えられる、従って、好適に空隙の発生を抑制できる。 (2) In the first embodiment, the sintering aid in each of the metallized ink layers 15 and 17 and the sintering aid in each of the green sheets 11 and 13 are the same type. Therefore, it is considered that the sintering aid is difficult to move from the green sheet 11 or 13 side to the metallized ink layer 15 or 19 side. Therefore, generation of voids can be suitably suppressed.
（３）本第１実施形態では、各メタライズインク層１５、１８中の焼結助剤の割合は、各グリーンシート１１、１３中の焼結助剤の割合以上である。そのため、各グリーンシート１１、１３側からメタライズインク層１５、１９側に、焼結助剤が移動し難いと考えられる。従って、好適に空隙の発生を抑制できる。 (3) In the first embodiment, the ratio of the sintering aid in each of the metallized ink layers 15 and 18 is not less than the ratio of the sintering aid in each of the green sheets 11 and 13. Therefore, it is considered that the sintering aid is difficult to move from the green sheets 11 and 13 side to the metallized ink layers 15 and 19 side. Therefore, generation | occurrence | production of a space | gap can be suppressed suitably.
［１−４．文言の対応関係］
ここで、特許請求の範囲と実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第１実施形態の、セラミック基板１、配線層７、メッキ層９、第１、第２グリーンシート１１、１３、第１、第２メタライズインク層１５、１９、グリーンシート部材２４、積層体２５、焼成積層体２７、第１、第２メタライズ層２９、３１が、それぞれ、本開示の、セラミック基板、配線層、メッキ層、グリーンシート、メタライズインク層、グリーンシート部材、積層体、焼成積層体、メタライズ層の一例に相当する。
[1-4. Correspondence of wording]
Here, the correspondence of the words in the claims and the embodiment will be described.
Ceramic substrate 1, wiring layer 7, plating layer 9, first and second green sheets 11 and 13, first and second metallized ink layers 15 and 19, green sheet member 24, laminate 25 of the first embodiment, The fired laminate 27, the first and second metallized layers 29, 31 are respectively a ceramic substrate, a wiring layer, a plating layer, a green sheet, a metallized ink layer, a green sheet member, a laminate, a fired laminate, This corresponds to an example of a metallized layer.
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容の説明は省略又は簡略化する。
[2. Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted or simplified.
本第２実施形態では、内部に配線層を有しないセラミック基板の製造方法について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、前記第１実施形態と同様に、例えば窒化アルミニウムを主成分とし焼結助剤を含むスラリーを用いて、グリーンシート４１を作製した。
In the second embodiment, a method for manufacturing a ceramic substrate having no wiring layer therein will be described.
First, as shown in FIG. 5A, as in the first embodiment, a green sheet 41 was prepared using a slurry containing, for example, aluminum nitride as a main component and a sintering aid.
次に、図５（ｂ）に示すように、前記第１実施形態と同様に、前記焼結助剤を含むメタライズインクを用いて、グリーンシート４１の両側の主面に、メタライズインク層４３、４５を形成し、積層体４７を作製した。 Next, as shown in FIG. 5B, similarly to the first embodiment, the metallized ink layer 43 is formed on the principal surfaces on both sides of the green sheet 41 using the metallized ink containing the sintering aid. 45 was formed, and the laminated body 47 was produced.
次に、図５（ｃ）に示すように、積層体４７を、前記第１実施形態と同様に焼成して、セラミック基板４９の両主面にメタライズ層５１、５３を備えた焼成積層体５５を作製した。 Next, as shown in FIG. 5C, the laminated body 47 is fired in the same manner as in the first embodiment, and the fired laminated body 55 including the metallized layers 51 and 53 on both main surfaces of the ceramic substrate 49. Was made.
次に、図５（ｄ）に示すように、焼成積層体５５から両メタライズ層５１、５３を除去して、セラミック基板４９を得た。
その後、図５（ｅ）に示すように、必要に応じて、セラミック基板４９の表面に、メッキによってメッキ層５９を形成した。
Next, as shown in FIG. 5 (d), both metallized layers 51 and 53 were removed from the fired laminate 55 to obtain a ceramic substrate 49.
Thereafter, as shown in FIG. 5E, a plating layer 59 was formed on the surface of the ceramic substrate 49 by plating as necessary.
本第２実施形態は、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［３．実験例］
次に、本開示の効果を確認するために行った実験例について説明する。
The second embodiment has the same effects as the first embodiment.
[3. Experimental example]
Next, experimental examples performed for confirming the effects of the present disclosure will be described.
ａ）まず、前記第２実施形態と同様にして、比較例１のセラミック基板を作製した。但し、セラミック基板を作製する際には、メタライズインク層を形成することなく、単にグリーンシートのみを焼成した。 a) First, a ceramic substrate of Comparative Example 1 was fabricated in the same manner as in the second embodiment. However, when producing the ceramic substrate, only the green sheet was fired without forming the metallized ink layer.
この焼成によって得られたセラミック基板を厚み方向に破断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍の倍率で断面を観察した。その顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を図６（ａ）に示す。
図６（ａ）から、セラミック基板の断面では、焼結助剤が厚み方向（図６（ａ）の上下方向）のほぼ全面にわたって存在していることが分かる。なお、白い点状の部分が焼結助剤である。
The ceramic substrate obtained by this firing was broken in the thickness direction, and the cross section was observed at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (SEM). The micrograph (SEM photograph) is shown in FIG.
From FIG. 6 (a), it can be seen that the sintering aid is present over almost the entire surface in the thickness direction (vertical direction in FIG. 6 (a)) in the cross section of the ceramic substrate. In addition, a white dot-shaped part is a sintering aid.
ｂ）次に、前記第２実施形態と同様にして、比較例２のセラミック基板を作製した。但し、焼結助剤を含まないメタライズインクを用いてメタライズインク層を形成し、積層体を焼成した。 b) Next, a ceramic substrate of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in the second embodiment. However, a metallized ink layer was formed using a metallized ink containing no sintering aid, and the laminate was fired.
この焼成によって得られた焼成積層体（即ちメタライズ層とセラミック基板との積層体）を厚み方向に破断し、ＳＥＭを用いて１０００倍の倍率で断面を観察した。その顕微鏡写真を図６（ｂ）に示す。 The fired laminate (ie, the laminate of the metallized layer and the ceramic substrate) obtained by this firing was broken in the thickness direction, and the cross section was observed at a magnification of 1000 times using SEM. The micrograph is shown in FIG.
図６（ｂ）から、セラミック基板のうち、メタライズ層から遠い部分（図６（ｂ）の下方）では、全体にわたって焼結助剤が存在しているが、メタライズ層に近い表面近傍では、所定の範囲にわたり焼結助剤が存在していないことが分かる。これにより、セラミック基板の表面近傍に空隙が発生していることが分かる。 From FIG. 6B, in the portion of the ceramic substrate that is far from the metallization layer (below FIG. 6B), the sintering aid is present throughout, but in the vicinity of the surface close to the metallization layer, a predetermined amount is present. It can be seen that no sintering aid is present over the range of. Thereby, it turns out that the space | gap has generate | occur | produced in the surface vicinity of the ceramic substrate.
ｃ）次に、前記第２実施形態と同様にして、本開示の範囲の実施例のセラミック基板を作製した。つまり、焼結助剤を含むメタライズインクを用いてメタライズインク層を形成し、積層体を焼成した。 c) Next, ceramic substrates of examples within the scope of the present disclosure were produced in the same manner as in the second embodiment. That is, a metallized ink layer was formed using a metallized ink containing a sintering aid, and the laminate was fired.
この焼成によって得られた焼成積層体を厚み方向に破断し、ＳＥＭを用いて１０００倍の倍率で断面を観察した。その顕微鏡写真を図６（ｃ）に示す。
図６（ｃ）から、セラミック基板の断面のほぼ全面にわたって焼結助剤が存在していることが分かる。これにより、セラミック基板の表面近傍に空隙が発生していないことが分かる。
The fired laminate obtained by this firing was broken in the thickness direction, and the cross section was observed at a magnification of 1000 times using SEM. The micrograph is shown in FIG.
It can be seen from FIG. 6C that the sintering aid is present over almost the entire cross-section of the ceramic substrate. Thereby, it turns out that the space | gap has not generate | occur | produced in the surface vicinity of the ceramic substrate.
［４．その他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[4. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this indication was described, this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various modes in the range which does not deviate from the gist of this indication.
（１）例えば、グリーンシートに用いられるセラミック及び焼結助剤の種類や、セラミック及び焼結助剤の量については、本開示の範囲において、前記各実施形態に限定されることはない。 (1) For example, the types of ceramics and sintering aids used in the green sheet and the amounts of ceramics and sintering aids are not limited to the above embodiments within the scope of the present disclosure.
同様に、メタライズインク層に用いられる金属成分及び焼結助剤の種類や、金属成分及び焼結助剤の量については、本開示の範囲において、前記各実施形態に限定されることはない。 Similarly, the types of the metal component and the sintering aid used in the metallized ink layer and the amounts of the metal component and the sintering aid are not limited to the above embodiments within the scope of the present disclosure.
（２）複数のグリーンシートが積層されたグリーンシート部材については、２層以上の各種のグリーンシート部材が挙げられる。
（３）なお、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(2) Regarding the green sheet member in which a plurality of green sheets are laminated, various types of green sheet members having two or more layers may be mentioned.
(3) In addition, the function which one component in each said embodiment has may be shared by a some component, or the function which a some component has may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of each said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of another embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.
１、４９…セラミック基板
７…配線層
９…メッキ層
１１、１３、４１…グリーンシート
１５、１９、４３、４５…メタライズインク層
２４…グリーンシート部材
２５、４７…積層体
２７、５５…焼成積層体
２９、３１、５１、５３…メタライズ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 49 ... Ceramic substrate 7 ... Wiring layer 9 ... Plating layer 11, 13, 41 ... Green sheet 15, 19, 43, 45 ... Metallized ink layer 24 ... Green sheet member 25, 47 ... Laminate 27, 55 ... Firing lamination Body 29, 31, 51, 53 ... Metallized layer
Claims (6)
前記グリーンシート部材の厚み方向の両側に、前記焼結助剤を含むメタライズインクを用いてメタライズインク層を形成して、積層体を作製する工程と、
前記積層体を焼成して、前記セラミック基板の両側にメタライズ層を備えた焼成積層体を作製する工程と、
前記焼成積層体から前記メタライズ層を除去して、前記セラミック基板を作製する工程と、
を有する、セラミック基板の製造方法。 In a ceramic substrate manufacturing method of manufacturing a ceramic substrate by firing a green sheet member composed of a ceramic as a main component and including a sintering aid and composed of one or more green sheets.
Forming a metallized ink layer on both sides in the thickness direction of the green sheet member using a metallized ink containing the sintering aid to produce a laminate; and
Firing the laminate to produce a fired laminate comprising metallized layers on both sides of the ceramic substrate;
Removing the metallized layer from the fired laminate to produce the ceramic substrate;
A method for manufacturing a ceramic substrate, comprising:
請求項１に記載のセラミック基板の製造方法。 Inside the green sheet member, it has a wiring pattern that becomes a wiring layer inside the ceramic substrate after firing.
The method for manufacturing a ceramic substrate according to claim 1.
請求項１又は２に記載のセラミック基板の製造方法。 Forming a plated layer by plating on the surface of the ceramic substrate from which the metallized layer has been removed;
The method for producing a ceramic substrate according to claim 1 or 2.
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミック基板の製造方法。 At least one kind of the sintering aid in the metallized ink layer and one or more kinds of the sintering aid in the green sheet member are the same kind,
The manufacturing method of the ceramic substrate of any one of Claims 1-3.
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック基板の製造方法。 The ratio of the sintering aid in the metallized ink layer is not less than the proportion of the sintering aid in the green sheet member.
The manufacturing method of the ceramic substrate of any one of Claims 1-4.
請求項１〜５のいずれか１項に記載のセラミック基板の製造方法。 The ceramic is aluminum nitride;
The manufacturing method of the ceramic substrate of any one of Claims 1-5.
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